红心萝卜力学特性试验研究

利用万能试验机对红心萝卜试样进行压缩、剪切及拉伸试验,研究了加载速度、位置对红心萝卜的弹性模量及抗压强度的影响,探索了红心萝卜力学结构,得到了红心萝卜皮的弹性模量和最大抗压强度,确定了红心萝卜的剪切特性。试验表明:加速度对弹性模量及最大抗压强度的影响显著,随着加载速度的增大,红心萝卜的弹性模量逐渐增加,而最大抗压强度先增大、后减小;当加载速度为10mm/mim时,抗压强度最大,红心萝卜头部弹性模量及最大抗压强度最大,中部次之,尾部最小;红心萝卜纵向试样的弹性模量及最大抗压强度大于横向试样的数值,红心萝卜芯部弹性模量及最大抗压强度大于萝卜外部试样的数值,红心萝卜皮的弹性模量及最大抗压强度比萝卜内部的小;红心萝卜的平均剪切强度为0.058MPa,剪切力峰值与试样的横截面积呈线性相关。     

甜菜力学特性的试验研究

甜菜的力学特性是机具研发的基础。利用英国Instron-4411型万能材料试验机,对"KWS3148"甜菜不同部位的试样进行压缩试验,分别研究了取样位置、加载速率和含水率对甜菜力学特性的影响,并得到收获期甜菜的弹性模量和抗压强度。试验结果表明:甜菜没有明显的屈服极限,破裂点较为明显;甜菜的力学特性受取样位置和加载速率的影响,且尾根处抗压强度最小;载荷加载速率对甜菜的弹性模量和最大抗压强度影响极显著,载荷位置对甜菜的最大抗压强度影响显著;随着加载速率的增加,同位置试样的弹性模量逐渐增大,最大抗压强度先减小后增大;甜菜的弹性模量和最大抗压强度分别随着含水率的减小而增大;弹性模量为(12.17±2.26)MPa,抗压强度为(2.6 7±0.3)MPa。     

萝卜物理及压缩特性的试验研究

通过对白萝卜和青萝卜块根外形尺寸的测量,得出萝卜的物理几何模型,并确定了基本尺寸的变化区间及分布规律。利用万能试验机对萝卜试样进行压缩试验,分别研究加载位置、加载速度对两种典型萝卜的影响。研究结果表明:白萝卜和青萝卜的横截面近似为圆形,几何模型为圆柱体与圆锥体的结合体;萝卜的弹性模量和最大抗压强度受加载位置与速度的影响较大;白萝卜头部的弹性模量及最大抗压强度最大,尾部次之,中部最小;青萝卜尾部的弹性模量及最大抗压强度最大,头部次之,中部最小。随着加载速度的增加,萝卜弹性模量及最大抗压强度逐渐增加。萝卜环状维系结构的受载力学特性存在差异,纵向抗压能力大于横向抗压能力,外部的弹性模量与最大抗压强度分别小于芯部的(差值大于5%),且青萝卜抵抗弹性变形及抗压能力大于白萝卜。     

葱白力学特性参数的试验研究

收获期大葱葱白的结构尺寸及含水率等影响大葱收获方案、夹持位置和铺放流程的设计,掌握葱白的力学特性,可为大葱的夹送收获方式及收获过程仿真研究提供支持。为此,借助Design-Expert12软件的四因素三水平方案,确定含水率、位置、直径、加载速度对葱白抗压强度及剪切强度的影响规律,且位置对抗压强度及剪切强度的影响显著。通过葱白力学参数测定数据的统计分析,确定葱白各部分的力学特性差异不大,主要受葱白组织结构的影响,且中部的抗压强度及剪切强度较弱,上部和下部相近。试验结果表明:葱白上部抗压强度平均值为0.33MPa,弹性模量平均值为2.44MPa;葱白中部抗压强度平均值为0.37MPa,弹性模量平均值为2.76MPa;葱白下部抗压强度平均值为0.39MPa,弹性模量平均值为2.56MPa;葱白上部剪切强度平均值为0.207MPa,葱白中部剪切强度平均值为0.19MPa,葱白下部剪切强度平均值为0.21MPa。由此可见,大葱葱白力学特性差异不大可视为匀质体,被夹持位置应尽量夹在上部与下部,从而减少大葱的收获损伤。     

棉秆压缩力学特性的研究

通过对棉秆的轴向压缩试验研究,得出其试验结果表明:棉秆在相同加载速率、不同节间、不同含水率条件下,其轴向弹性模量与抗压强度不同。棉秆的节间位置、含水率是影响弹性模量和抗压强度的重要因素。干棉秆的弹性模量与轴向抗压强度明显高于湿棉秆,而弹性模量与轴向抗压强度受节间影响,其平均值在节间2时最大。     

典型萝卜力学特性的对比试验研究

利用万能试验机对白萝卜和青萝卜进行试验,确定了萝卜皮的拉伸力学特性及萝卜的剪切力学特性,并研究了不同含水率对萝卜力学特性的影响。试验结果表明:含水率对萝卜的力学特性影响比较大。随着含水率的增大,萝卜的抗压性能好,且弹性模量、最大抗压强度及最大载荷逐渐增大;白萝卜皮的抗拉力学特性略大于青萝卜皮,且弹性模量小于萝卜内部;白萝卜与青萝卜的剪切面积与萝卜的最大剪切力呈线性正相关;白萝卜的剪切强度为(0.066±0.024)MPa,青萝卜的剪切强度为(0.082±0.02)MPa,白萝卜的抗剪切能力略小于青萝卜,且萝卜的抗剪切能力远远小于萝卜的抗压能力。     

粉碎玉米秸秆压缩特性试验研究

粉碎玉米秸秆的压缩特性对玉米秸秆饲料化工艺的优化和设备的研制有着重要的影响。为此,利用万能材料试验机结合自制压缩装置,对不同筛网粉碎后的玉米秸秆(品种:SC704)进行压缩试验,深入研究含水率、粉碎粒度、压缩速度对粉碎玉米秸秆压缩特性的综合影响。根据二次回归通用旋转组合设计原理设计试验方案,通过试验分析建立了最大压缩力与含水率、粉碎粒度、压缩速度之间的回归模型。试验结果表明:当粉碎玉米秸秆压缩至300kg/m^3时,含水率对粉碎玉米秸秆可压缩性影响极显著,粉碎粒度及压缩速度对粉碎玉米秸秆可压缩性影响显著;最大压缩力随含水率的增大而减小、随粉碎粒度的增大而增大、随压缩速度的增大而增大。     

生姜力学特性的试验研究

为解决生姜机械化收获损伤率高等问题，探讨了生姜的物理及力学特性。通过试验，测定了收获期生姜含水率为89%～93%,且中部最高、上部次之、下部最低。通过弯曲试验，确定子姜从母姜断裂时的抗弯强度为(1.067±0.033)MPa。借助Design-Expert 12软件，确定了生姜取样位置、取样角度对抗压强度显著，取样位置对抗剪强度显著。通过测定生姜抗压强度试验及抗剪强度，结果表明：生姜上部抗压强度平均值为0.77MPa,弹性模量平均值为2.74MPa,剪切强度平均值为0.47MPa;生姜中部抗压强度平均值为0.82MPa,弹性模量平均值为3.01MPa,剪切强度平均值为0.53MPa;生姜下部抗压强度平均值为0.74MPa,弹性模量平均值为2.95MPa,剪切强度平均值为0.46MPa。由此可见，在收获、运输等环节应尽量避免对生姜子姜上部、下部施加较大力，降低生姜损失。     

高良姜压缩力学试验与分析

为了降低高良姜损伤率,在高良姜的收获和运输等各个环节必须充分考虑其压缩力学特性。为此,以成熟期高良姜为研究对象,运用RGM-3005型电子万能材料试验机,在5种不同加载速率下对5种不同含水率的高良姜进行压缩试验,测得高良姜载荷-位移曲线,以及高良姜屈服极限、弹性模量等数据。同时,分析其力学特性的变化规律,得到高良姜加载方向、加载速度和含水率等对高良姜力学特性的影响,为高良姜的收获和运输、加工储存装备的设计和优化改进提供必要的理论基础。     

甘蔗尾茎力学特性试验

为获取甘蔗尾部茎秆的力学特性参数,利用精密型微控电子万能试验机对蔗尾生长点以下1~3节茎秆的拉伸、压缩力学性能进行试验。结果表明:蔗尾节位对抗拉、抗压强度的影响极其显著,抗拉、抗压强度由中部向尾部顶端生长点方向显著减小;蔗尾生长点以下1~3节抗拉强度平均值分别为1.44、2.87、4.72MPa,拉伸弹性模量平均值分别为22.02、27.60、37.09MPa。各节茎秆直径与抗拉强度呈二次函数负相关关系,随着直径的增大,抗拉强度减小。抗压强度平均值分别为4.04、5.22、6.66MPa;压缩弹性模量平均值分别为23.93、25.37、2 4.1 2 MPa;各节茎秆直径与最大压缩载荷之间呈幂函数正相关关系,随着直径的增大,最大压缩载荷增大。试验结果为甘蔗收获断尾机械的设计及建立数学模型进行动力学仿真提供了理论依据。     

玉米秸秆取样条件对其弹性模量的影响研究

弹性模量是研究玉米秸秆机械特性的关键指标之一。本文利用二次正交旋转组合试验设计方案,通过秸秆样品三点弯曲试验研究了含水率、叶鞘位置和取样位置3个玉米秸秆取样因素对玉米秸秆弹性模量的影响。试验表明,各因素的一次项中,只有含水率对玉米秸秆弹性模量的影响极显著;然而3个取样因素的二次项对玉米秸秆弹性模量的影响均显著;此外,含水率和叶鞘位置的交互作用,以及含水率和取样位置的交互作用,对玉米秸秆弹性模量的影响均为极显著。这一结果说明,玉米秸秆弹性模量随取样位置和叶鞘位置的不同而变化的规律,还会受到含水率的交互影响。这些因素对弹性模量的影响很可能是由于玉米秸秆的内部组织结构的不均匀性所导致的。      

棉秆剪切力学特性的研究

以新疆棉花主要种植品种新陆早的秸秆作为试验材料,10mm/min的加载速度,在万能试验机上对收获期的棉秆进行剪切力学特性试验。试验结果表明:棉秆根部、中部、顶部的平均峰值切割力范围分别为3.16~3.55kN、1.82~2.08kN、0.70~0.88kN;影响棉秆破坏载荷的关键因素为棉秆直径;棉秆破坏载荷随含水率增加先减小后增大,含水率在17%时破坏载荷最小,由此可以确定此时进行棉秆收获或粉碎还田最适宜。     

大豆籽粒静态压缩特性试验

为了研究大豆在收获、脱粒、输送等过程中的损伤机理及相关力学特性,在电子万能材料物理试验机上对不同品种、挤压方式、含水率和加载速度的大豆籽粒进行静态压缩特性试验.结果表明:加载速度、含水率、品种、挤压方式均对大豆籽粒破损、破裂时的压力峰值有显著影响.试验分析过程及结论对相关研究和大豆专用机具部件的设计具有明显的指导意义.     

芋头压缩和切削力学特性研究

为了解芋头压缩和切削力学特性,以山东小芋头为试验样本,利用TMS-PRO食品物性分析仪对芋头样本进行压缩试验,计算得出芋头失效应变和弹性模量等参数。利用定制刀具,对芋头在不同切削厚度、不同刀具刃角、不同刀具滑切角情况下进行切削试验,测得切削过程中最大切削力,运用SPSS软件分析变化规律。试验得出:所选芋头样本失效应变为0.314,抗压强度为1.490 MPa,弹性模量为4.751 MPa;随着切削厚度增加最大切削力增大,且切削厚度＞3 mm后增长缓慢;随着刀具刃角的增加最大切削力增加;随着刀具滑切角的增加最大切削力显著减小。对交互试验结果的方差分析,得出切削厚度、刀具刃角和滑切角均对芋头的最大切削力有极显著影响,切削厚度和刀具刃角的交互作用具有显著影响,切削厚度和刀具滑切角的交互作用具有极显著影响。试验分析结果可为芋头收获和加工等机械的设计、制造提供理论依据。      

甘蔗叶秸秆压缩特性研究

我国每年都会产生数量巨大的甘蔗叶秸秆,是一种优质的生物质能源。为实现甘蔗叶秸秆资源化利用,就必须解决甘蔗叶秸秆的收集、打捆难题。利用自制的压缩装置并结合甘蔗叶秸秆在田间呈现的横向和杂乱两种铺放状态,设计取样部位、含水率、加载速度和加料量四个变量因素,进行4因素5水平正交旋转试验,解析各因素对甘蔗叶秸秆最大压缩力的影响规律。压缩试验表明:试验设置的四个变量因素对最大压缩力的影响规律相似,但是压缩至同一密度,杂乱铺放比横向铺放状态所需的压缩力要大的多。在横向和杂乱两种铺放状态下,从叶鞘至叶片上部所需最大压缩力先增大后减小,取样部位越靠近叶片下部,最大压缩力越大;随着物料的含水率增大,最大压缩力逐渐减小;加载速度增大,最大压缩力呈现出先增大后减小的趋势;随加料量的增加,最大压缩力呈现先减小后增大的变化趋势。在两种压缩状态下,其中含水率对甘蔗叶秸秆的压缩特性影响最显著。     

裸燕麦籽粒剪切特性研究

为降低裸燕麦籽粒在播种、收获、储运及加工等过程中的机械损伤,研究裸燕麦籽粒的剪切破坏力学特性。试验选取广泛种植于山西的晋燕18号为研究对象,以含水率、剪切速度、剪切方向为试验因素,研究各因素对剪切破坏力、剪切破坏能等试验指标的影响规律。结果表明:含水率和剪切方向对裸燕麦籽粒的剪切破坏力、剪切破坏能影响均极显著。在含水率12.04%～22.56%范围内,裸燕麦籽粒的剪切破坏力与剪切破坏能均呈现出随含水率的提高而降低的趋势。裸燕麦籽粒腹沟侧向时,剪切破坏力最大,为18.86 N;腹沟向上时,剪切破坏力最小,为14.44 N。剪切速度对剪切破坏力影响不显著,剪切速度对剪切破坏能影响显著,随剪切速度的增加,裸燕麦籽粒的剪切破坏能增大。本研究为裸燕麦机械化作业装备的设计研发提供理论参考。     

沙棘枝杆力学特性试验研究

为获取沙棘枝杆的力学参数,支撑沙棘收获设备的开发,以新疆大果沙棘枝杆为对象,采用万能试验机对其剪切、弯曲和压缩的力学性能进行了测定,并在此基础上评估了直径和含水率对沙棘枝杆力学性能的影响。力学试验研究表明：沙棘枝杆的抗弯强度随着直径的增大而增大,直径为20mm时最大,为78.14MPa,直径为10mm时最小,为67.14MPa;抗剪强度会随着直径的增大先略微减小再增大,直径为20mm时最大,为45.46MPa,直径为12.5mm时最小,为30.90MPa;抗压强度会随着直径的增大而增大,直径为20mm时最大,为30.76MPa,直径为10mm时最小,为22.79MPa;弯曲试验和压缩试验中极限承载力随着含水率的上升而下降,压缩试验的趋势更为显著;剪切试验的极限承载力开始时随着含水率的上升而上升,在30%时到达最大值,之后随着含水率的上升而下降。研究结果可为沙棘枝杆的收获、破碎和加工设备的设计提供参数依据。     

燕麦茎秆理化组分分析与动态力学特性研究

燕麦茎秆的机械力学特性是燕麦生长、收获、脱粒和清选工艺与装备设计的基础,也是作为一种高分子资源深加工改性的基础。考察了不同节间的燕麦茎秆理化组分和微观结构特点;试验分析了燕麦茎秆在静态加载条件下的剪切和压缩特性,结果表明含水率显著影响其剪切和压缩力学参数;利用动态力学分析仪,重点研究了不同含水率燕麦茎秆的动态机械力学特性,结果表明燕麦茎秆具有粘弹特性,含水率在15.14%时,应变最小,为0.0052。随着含水率的增加,茎秆弹性降低,粘性增加;试验获得的蠕变-恢复和应力松弛曲线分别引入Burgers模型和五元素广义Maxwell模型进行拟合,决定系数均达到0.99以上。其中,随着含水率的增加,弹性模量和平衡弹性模量呈下降趋势,应力松弛时间增大。燕麦茎秆的组分结构分析与力学特性变化规律研究,可以为燕麦收获、茎秆收集和加工机械的研制提供试验基础。     

木薯茎秆力学特性试验与研究

为给木薯茎秆的机械化收获和处理提供理论依据和基础技术参数,对收获期内"华南205"品种木薯茎秆的上、中、下3种不同生长部位分别进行不同含水率下的弯曲、轴向压缩、径向压缩试验,得到茎秆的最大载荷和强度,并利用SAS软件分析各因素的影响显著性。结果表明:弯曲最大载荷均值、抗弯强度均值分别为:329.50N、12.90MPa(上部),699.41N、13.59MPa(中部),1 187.78N、15.26MPa(下部);木薯茎秆的轴向压缩最大载荷均值、压缩强度均值分别为:2 187.28N、10.65MPa(上部),3 867.63N、11.97MPa(中部),5 892.03N、12.81MPa(下部);径向压缩最大载荷均值、压缩强度均值分别为345.40N、1.24MPa(上部),542.90N、1.19MPa(中部),662.97N、1.09MPa(下部)。方差分析结果表明:生长部位对木薯茎秆压缩、弯曲的最大载荷以及对抗弯强度、径向压缩强度均有极显著性的影响,含水率对弯曲最大载荷有显著性影响,含水率对轴向压缩强度有显著性影响。     

黄淮海地区大豆品种生物及力学特性研究

为研究大豆品种收获时期生物学及力学特性,对黄淮海地区12个大豆品种收获期的植株高度、底荚高度、蓬面直径、豆荚长度、豆荚个数、草谷比、百粒质量、豆粒厚度方向直径、籽粒和茎秆含水率进行测量。结果表明:收获期黄淮海实际种植的主流品种平均植株高度78.3cm,平均低荚高度18.9cm,平均蓬面直径10.0cm,豆荚平均长度4.9cm,豆荚平均个数61个,平均草谷比1.40,平均百粒质量19.9g,籽粒厚度方向平均直径5.7mm,大豆平均含水率12%,茎秆平均含水率28.4%。在含水率为13.0%,加载速度10、30、50mm/min条件下,运用万能材料试验机对不同大豆品种进行植株力学特性试验,分析了植株豆荚脱离和炸荚所需破坏力、破坏能与加载速度的关系。试验结果表明:单个大豆植株豆荚脱离和炸荚所需的破坏力和破坏能比较小,且在不同的加载速度下区别不大;豆荚炸荚时所需破坏力小于豆荚脱离时所需破坏力,在大豆收获过程中,避免炸荚、减少炸荚损失应是重点。